第三节　系统软件功能

一、影像存储与传输系统软件功能

（一）影像采集

典型的PACS主要由三部分组成：影像的采集、影像存储与管理、影像显示与处理，而影像采集部分是PACS的数据来源。影像采集主要有以下几种形式：

1.直接DICOM采集

直接DICOM采集是直接从CT、MRI、DR等检查设备的DICOM接口获得数字影像的一种影像采集方式。这种方式实时性好，效率高，不会引起各种形式的误差，是目前PACS最主要的影像数据来源，也是影像科室工作的重点。

2.间接DICOM采集

计算机X线摄影经过模 / 数转换的方式将X线设备的信息采集出来，从而形成数字化影像，再结合计算机技术处理图像，在提高医学影像质量的同时，方便接入PACS。CR用一个可以反复读取的成像板（IP）来替代胶片和增感屏系统。设备曝光后，在IP上生成潜影，将IP放入CR扫描仪中，用激光束对IP进行扫描，读取信息，经过模拟信号转换为数字信号，最终生成数字影像文件。由此可见，CR设备需要①CR登记台：接收检查登记的DICOM 工作列表，在CR系统中将患者信息和IP序列号相对应；②曝光设备：将IP放置于设备平板下方，用于接收穿过人体后的剩余X线，生成潜影；③通过激光扫描IP读取信息，经过信号转换得到数字影像，并将IP序列号生成的影像与相应的患者信息对应，封装成最终的DICOM数字影像，并传送到PACS服务器。

3.视频采集

视频采集主要用于超声影像检查。这个类型的检查设备本身不具备DICOM功能，但配置有视频输出接口，如VGA、S- 端子（也称独立视频端子）。为了将从设备采集的模拟信号转换成数字信号，检查工作站上一般需要配置视频采集卡。视频采集卡用于将检查设备输出的视频数据保存到电脑中，并通过工作站软件将存储的静态图片文件或动态视频文件与患者的检查信息一起封装成DICOM格式，发送到PACS服务器中进行归档。

4.照片采集

使用高分辨力的医用照片扫描仪，将CT、MRI等设备产生的影像照片，扫描成DICOM数字格式，方便浏览、存储、打印等。

通用的照片扫描仪，可通过预览扫描快速获取影像，而专用的照片扫描仪的控制界面具有直观显示和交互功能，可根据预览的扫描影像任意调整扫描区域，将扫描的影像直接转换成DICOM格式保存到PACS中。通过DICOM浏览器可以进行影像的放大、缩小及窗宽 / 窗位的调整等处理。

医用照片扫描仪有其适用的特点：①为医院的X胶片设计，最大支持尺寸为14in×17in；②扫描影像暗部细节清晰，亮度真实，动态密度范围增强；③采用滚筒式设备，入片、取片方便快捷；④扫描光源采用封闭设计，避免了灯光的直接照射。

但照片扫描仪生成的照片也有其无法解决的问题：①扫描仪输出的DICOM只能呈现照片格式，无法像原始数据一样进行影像后处理；②照片格式中，各幅影像的尺寸较小不便于整体浏览。

（二）影像管理

1.接口管理

PACS常用以下三个类型的DICOM接口：

（1）影像存储接口——C-Store：

C-Store服务类由SCU和SCP两部分组成，其通信流程如图2-10所示：

C-Store是为影像检查设备提供DICOM的存储服务。符合DICOM标准的影像可以通过C-Store服务类向PACS服务器发起传送影像的请求。当PACS接收到请求信息并确认后，SCU和SCP建立连接并开始发送影像。影像传送完成后，SCU和SCP交互会话释放请求，结束通信。

（2）影像查询接口——查询/接收（query/receive）：

DICOM 3.4定义了“标准的查询 / 接收信息模型”。每个查询 / 接收信息模型都与许多SOP类相关联，并定义了以下三种层次：①患者层次（patient root）；②检查层次（study root）；③仅限患者 / 检查（patient/study only）。而在患者层次中的查询 / 接收信息模型则基于四级层次：①患者（patient）；②检查（study）；③序列（series）；④复合对象（composite object instance）。

患者层次的查询 / 接收信息模型是以“患者”为条件，描述了患者级别的查询；检查层次的查询 / 接收信息模型是以“检查”为条件，描述了检查级别的查询；序列的查询 / 接收信息模型是以“序列”为条件，描述了检查序列的查询。

通常医生可以在影像检查设备上，从PACS中查询某一个患者或某一个检查，并希望将影像取回当前的设备或工作站进行后处理或再打印。可以在设备或工作站界面上选择“从PACS查询”，并输入所要查询的患者ID或登录号（accession number），患者ID的值对应了患者层次下的患者，而登录号则对应了患者层次下的检查。

（3）影像输出接口——DICOM打印：

检查设备或打片工作站完成了胶片的编辑工作，并将胶片打印到胶片打印机。检查设备向胶片打印机发起胶片打印请求。此时检查设备是打印 SCU，胶片打印机是打印 SCP。DICOM标准中定义了打印SCU和打印SCP的主要流程，如图2-11所示：

2.数据库管理

数据库管理包含了以下内容：

（1）访问控制：

主要描述的是用户管理、权限管理、密码管理等。管理员需要为访问数据库的人员创建访问数据库的用户及密码，同时要为该用户设定其能够访问数据库、表等资源及可以适用的操作权限（读、写等），以保证数据库的安全运行；需要定期更改数据库密码，防止因数据库密码泄露而引起的数据泄露或数据库故障。

（2）数据库监控：

是指为监管数据库运行过程中可能出现的性能问题，运用一定的技术手段，对数据库服务器、数据库服务、数据库语句等进行跟踪。对反映存在性能问题的任务进行分析，从硬件层面到软件层面解决性能问题。

（3）数据库运维：

针对数据库的特性，进行维护计划任务的配置，如定期进行数据库索引重建、数据库统计信息更新、收缩数据库日志等。根据业务数据访问量的需要，进行“重建索引”的维护计划，能够有效提高数据库的查询性能；收缩数据库日志可以将数据库日志周期限定在一定尺寸。不限定数据库日志或数据库日志已满的情况，都可能发生数据库锁死或中止服务的情况。同时还应该关注数据库的物理存储空间，防止由于存储空间不足带来的业务停机。

（4）数据库备份及恢复：

数据库作为信息系统的核心，数据库管理员应针对具体的业务需求定制详细的数据备份计划，并通过模拟故障对每种可能的情况进行严格测试，只有这样才能保证数据备份的高可靠性，如图2-12所示。

数据库备份分为三种类型，分别是①完全备份：将备份整个数据库，包括业务表、系统表、表索引、视图和存储过程等所有数据对象；②差异备份：它依赖于数据库的完全备份，是将当前数据和最后一次数据全部备份进行差异比较后生成的备份文件，较事务日志的备份大；③事务日志备份：事务日志记录了数据库中的数据变化，备份时只需复制上次备份依赖对数据库所谓的改变，因此耗时较少。

通常的数据库备份计划如表2-4所示。

数据库恢复是保障数据完整和业务连续的重要手段。在数据库应用的过程中，可能因人为误操作、人为恶意破坏、系统不稳定、存储介质损坏等原因，造成重要数据丢失，而给医疗机构带来重大的损失。数据库备份是一个长期的过程，而恢复只在故障发生后进行。恢复可以看作是备份的逆过程，恢复程度的好坏很大程度上依赖于备份情况。

（5）数据库异地容灾：

异地数据中心机房部署一个与原数据中心机房相同的数据库，作为容灾数据库。当一个数据库所处的地理位置发生系统故障时，另一个地理位置的数据库可以立刻顶替工作，如图2-13所示。

目前常见的容灾方案较为简单，主要有①数据库冷备：每日备份数据库，并将数据库备份文保存到外部存储或离线存储上；②备份一体机：使用独立的备份一体机设备，将数据库自动备份到外部存储上归档；③数据库热备：建立数据库容灾中心，与主数据库进行实时数据同步，同时应用系统保持文件实时同步，保证引用系统版本一致，数据库容灾通常需要使用专门的设备或技术。

3.数据库安全管理

数据安全主要包含了两层含义：系统运行安全和系统信息安全。数据库安全的防护技术主要有：数据库加密、数据库防火墙、数据脱敏等。

数据库的安全管理通常需要采取以下措施，包括①事前诊断：系统上线前可以通过漏洞扫描工具或漏洞扫描设备对服务器进行安全评估，排除系统或数据库的漏洞；对应用服务器进行结构化查询语言（SQL）注入攻击、弱口令等漏洞进行检测并完成程序修复。系统上线后，对数据库的安全进行持续化监控，帮助用户保持数据库的安全健康状态。②事中控制：通过开启数据库审计功能或使用第三方数据库审计设备，对数据库的变化、执行操作进行详细记录，以便于在故障发生时，能够迅速地定位问题。③事后分析：通过数据库审计日志的分析，实现数据库的访问行为控制、危险操作阻断、可疑行为审计等；通过SQL协议分析，禁止非法SQL操作通过，防止危险行为的发生。

4.工作流程管理

就单站点而言，PACS作为整个流程的核心，承载了影像科室流程的引导者角色，所有环节被有序地关联在一起，使业务有条不紊地运行。PACS工作流程如图2-14所示。

工作流程主要是：①患者就诊后，医生需要对患者的病情进行诊断，需要进行影像学诊断时，通过医生工作站开具检查申请单。②患者持申请单或就诊卡到影像科进行登记 / 预约检查。登记员在登记时为患者安排检查时间、检查设备，并交付患者领取报告时的凭证。③患者在约定的时间进行检查。检查开始前，设备将从PACS服务器获取患者检查的工作列表，并通过获取的信息开启检查。④检查完成后，影像被发送到PACS服务器。PACS服务器接收影像，并将从DICOM解析的相关信息写入数据库。与此同时，技师将患者的检查影像编辑后，将胶片打印任务发送到打印激光相机或自助打印系统。⑤影像科诊断医师通过PACS调阅影像，书写报告。医生浏览检查影像，编辑报告，通过审核的报告被打印到纸张或被作为打印任务保存到自助打印系统。⑥患者可以凭借登记时获取的取片凭证，在影像科领取检查报告和胶片，也可以在自助终端上自助打印报告和胶片。⑦临床医生可通过工作站或移动终端，对数字化的报告和胶片进行浏览，辅助其确诊并执行治疗计划。⑧当医疗机构采用云服务器行影像数据归档时，PACS服务器还承担了将本地存储的影像向云端进行归档的角色。同时当本地需要查看历史影像资料的时候，PACS又将历史检查从云端取回并展示给用户。

二、放射信息系统主要软件功能

放射信息系统（radiology information system，RIS）是融合了信息管理、检查预约、报告书写、科研教学、统计查询等多种功能的信息管理系统，帮助医院影像科实现日常信息管理工作的流程化，使影像科的工作进入高效、科学的工作模式。

（一）预约管理

影像科的登记人员进行患者检查的排序、预约。通过预约功能可以对患者进行灵活的安排，根据患者的病情、检查耗时、紧急程度等条件，选择合适的时间进行检查。预约功能可以将患者检查的时间精确到日、时、分，在完成预约的同时，也可以精确告知患者预计的到检时间，避免患者长时间等待。

预约检查，可以通过系统自动或人工的方式将“预约”状态更新到“到检”状态，也避免了患者未按时到检或取消检查生成的垃圾数据。

（二）登记管理

登记界面用于处理患者信息的录入，申请单、预约单和条形码的打印等工作，是影像科室业务流程中的重要环节。

患者登记时，RIS会分配一个患者ID，用于进行患者的身份识别，也用于匹配此患者是否为随访患者。如果作为首次登记的患者，系统将分配一个新的ID号。而随访患者，系统则会提示“已存在的患者信息”，确认信息无误后，进行登记，系统则会将患者历次的信息进行关联。

患者基本信息被确认后，需要增加检查信息。检查信息包括了患者的检查项目、病区、床号、申请科室、申请医生、检查设备、检查位置等，并会生成检查流水号。系统后台会将本次检查的相关信息生成DICOM 工作列表与检查设备进行交互，其中重要的工作列表字段包括患者ID、患者姓名、性别、年龄、检查流水号等都会被传递到检查设备上。

信息保存后，打印条形码交付患者，作为领取检查结果的凭证。

（三）检查报告管理

每个申请单在检查完成后都会产生一个相应的未写报告记录。影像科医生通过调阅患者影像进行报告书写、审核、查询工作。影像科医生根据医疗部门的要求对患者的检查报告进行创建、提交、审核（包含双审核）。初级医生创建、提交报告，由上级医生审核后统一打印交付患者，也可以通过自助一体机将报告和胶片统一交付患者。

同时报告功能模块中包含了报告修改痕迹，下级医生可以根据修改痕迹查看上级医生审核报告时对原始报告进行的修改，从而提高下级医生的阅片经验和能力。

（四）统计报表

统计报表可帮助影像科管理者跟踪影像科的运营情况，对工作量、设备、疾病、申请单、阳性率、胶片等数据进行统计，同时系统还可以根据使用者编辑的统计条件生成统计报告或统计图表，为管理者提供参考、决策。

影像科内部常用的统计功能有①人员 / 部门工作量统计：人员工作量统计是针对影像科中某一角色类型或个人进行的；部门工作量统计是针对系统内某一角色类型的所有员工的；②设备工作量统计：以检查设备为对象进行的工作量统计；③胶片曝光量统计：针对不同检查类型的胶片数和曝光数，或某一检查类型的所选检查部位的胶片数和曝光数进行的统计；④疾病统计：根据疾病的ICD或ACR代码、报告关键字或所见所得对某种疾病按一定的年龄区间等进行的统计；⑤申请单统计：根据不同部门、病区和患者类型对医生开具的影像科检查申请单进行的统计；⑥阳性率统计：统计检查报告中结果为“阳性”的报告数量以及相关的比率；⑦事件统计：对影像科各个流程的工作环节所用的事件进行统计，并显示平均所用的时间；⑧诊断符合率统计：对医生报告的诊断符合率进行的统计；⑨报告质量统计：对医生报告的质量进行的统计；⑩综合查询统计：用户可以按照不同的需求自定义查询条件，统计出所有符合条件的检查记录。

（五）质控管理

对PACS/RIS整个工作流程进行质量控制，有效地对科室流程的各个环节进行质控，包括①影像评分：医生对技师进行图像采集的质量进行评分；②报告评分：上级医生对下级医生提交的诊断报告的内容、质量、符合度等进行评分；③系统评分：管理员对常见的系统运行错误进行的修正，如更新患者基本信息、检查信息及检查状态等。

（六）危急征象管理

当患者的检查存在严重情况或紧急指征时，影像科医生需要及时通知临床医生进行处理，但是人为通知难免出现延时和遗漏的情况。

通过系统定义出被指定为危急征象的关键字，如气胸、结核等。当影像科医生进行报告提交、审核时，系统根据报告内容的关键字辅助判断是否需要提交危急征象指征。影像科报告医师确认为危急征象后，需按照系统指示完成危急征象的记录。此时系统会将该危急征象信息回传给临床系统（HIS/EMR），及时提醒临床医生关注患者状态。反之如果报告医生认为报告内容中虽然包含了危急征象的关键字但不需要作为危急征象通知临床医师时，则可以取消危急征象录入，继续完成诊断报告。

（七）即时通信

RIS中可以包含基于Web的即时通信软件，类似于QQ或微信，可以独立部署或与RIS集成。影像科内部员工可通过该功能进行随时的消息通信，如下级医生可通过该功能向上级医生发起共同阅片，使影像科内部的工作更为紧密；影像科室内部可以通过即时通信功能向其他医生发起共同阅片的邀请；也可以点对点地对某个病例开展讨论等；管理人员也可以通过该功能完成科室的管理工作，如人员考勤等。

（八）诊断任务派发

诊断任务派发是为了便于影像科内部管理，通过筛选检查部位、检查系统、设备类型、检查难度等一系列条件，结合医生排班表功能，为当班医生自动派发阅片诊断任务。

影像科医生在登录系统后，系统会根据定义的规则自动为当班医生派发完成检查状态的报告。报告医生不能通过报告列表查询任何数据，仅能看到属于自己的数据。

该功能有效地避免了诊断医生在报告池中挑选难度低的检查，从而获得较高的工作量估值；也避免了报告池中难度高的检查因没人负责，出现无人问津的情况，从而耽误了患者的诊断与治疗。每个检查对应了相应难度的分值，当医生因某种原因无法完成报告时，可通过权限分配或管理员将报告退回报告池中重新分配。

该功能最终使用完成报告的分值进行工作量统计，而摒弃了原本使用报告数量来衡量医生工作量的方法。不仅能做到公平分配，还能够客观记录整个科室中每个医生的工作状态，提高了整体的工作积极性。

（九）结构化报告管理

影像诊断包含了大量反映患者疾病特征的医疗信息，无论是传统的手写报告，还是通过键盘直接录入、使用语音设备录入的诊断报告，均使用自然语言，属于叙述性的文本数据，以自然语言的形式存在，而非结构化的数据。自然语言的多义性使得人们对其进行分析、研究、分类、总结和提取显得十分困难，不利于科学数据的分析、共享和质量评估，因此在某种程度上需要将影像诊断报告的数据结构化和代码化。

在2001年版本的DICOM 3.0标准中，增加了结构化报告（SR）信息对象（IODs），提出将影像诊断报告的内容按照一定的结构方式组织起来，并使用数字代码表达相关概念，从而使计算机能准确识别和表达诊断报告的含义。DICOM结构化报告的提出，使PACS能够方便管理不同系统的影像诊断报告和影像，解决了传统的报告文本信息与影像、波形等分离的问题，同时也使影像诊断报告中的信息能够快速检索和充分利用成为可能。研究实践表明，结构化报告的应用，减少了报告中传统语言的语义模糊，增强了语义的精确、明晰及临床文档的应用价值，并使报告能够关联参考医学影像。

按照医院影像科的工作流程、影像诊断报告的书写习惯、阅读习惯及其他对影像诊断报告的要求，定制结构化报告模块的用户界面，并按照DICOM标准定义的内容、项目类型和关系类型，组织结构化报告模板，建立结构化报告的数据模型。在结构化报告模块内，建立结构化报告模块的编码体系，包括疾病诊断编码 （ICD）、影像学病理编码数据库（ACR）及临床医学术语（SNOMED CT），其中ICD、ACR编码用于对影像诊断结论编码，而SNOMED CT则用于征象和相互关系描述。

（十）其他管理

1.资源管理

用来对医院的设备资源进行配置和管理。

2.系统字典

可以根据医院的不同种类和用途，设置系统中下拉列表项目的格式、内容和默认项。

3.疾病代码

用于对各类疾病代码进行编辑，系统支持ACR代码和ICD，两种疾病编码方式中至少能支持一种。

4.检查代码

可对检查代码和注意事项模板进行编辑。

5.排班管理

对RIS设备工作时间片、工作日历、医生排班、技师排班进行设置。

6.系统配置

针对整个RIS的全局参数设置，包括系统配置、警告时间、列表配置、查询条件配置、排他条件、热键设置、消息设置、登录配置等。以管理员身份在系统中任意客户端登录后进行地修改，对整个系统有效。

7.角色管理

对系统中的角色进行添加、删除、修改等操作，并修改具体角色的各种权限。

8.用户管理

系统管理员针对系统中的用户进行添加、修改和删除等操作。

9.客户端配置

以管理员身份在系统中的某一客户端登录，管理员所作的修改对在该机器上登录的所有用户有效。

10.备份管理

将系统中某些具体的设置导出，如检查代码、打印模板、报告模板、ACR代码等，便于以后系统升级或数据误删后恢复使用。

11.科室公告

管理员还可以对全院或选择性地向某一科室发布公告。

12.操作日志

操作日志记录了系统每个用户的操作过程，作为系统审计的重要内容，可以通过查询了解操作员的具体操作以及患者检查的审计信息；系统管理员可以使用集团医院功能定义医院的基本信息。